单片机步进电机细分控制

1步进电机步进电动机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲,步进电机就转一个角度,因此非常适合单片机控制。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,电机则转过一个步距角,同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差,精度高。步进电动机有如下特点：①步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此当它转一圈后没有累计误差具有良好的跟随性。②由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统既简单、廉价叉非常可靠。同时它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。③步进电动机的动态响应快易于启停、正反转及变速。④速度可在相当宽的范围内平稳调整低速下仍能获得较大转矩因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。⑤步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行不能直接使用交流电源和直流电源。⑥步进电机存在振荡和失步现象必须对控制系统和机械负载采取相应措施。步进电机具有控制和机械结构简单的优点。图1是四相六线制步进电机原理图,这类步进电机既可作为四相电机使用,也可做为两相电机使用,使用灵活,因此应用广泛。四相六线制步进电机原理图

四相六线制步进电机原理图步进电机有两种工作方式：整步方式和半步方式。以步进角1．8°四相混合式步进电机为例,在整步方式下，步进电机每接收一个脉冲，旋转18°,旋转一周，则需要个脉冲。在半步方式下,步进电机每接收一个脉冲，旋转09°,旋转一周，则需要个脉冲。控制步进电机旋转必须按一定时序对步进电机引线输入脉冲。以上述四相六线制电进电机为例,其半步工作方式和整步工作方式的控制时序如表1和表2所列。«1半步时序表里序A+B-A™B+100012o101300104-0110501006110_070'00800表2整步时序表时序A+B一A一B+11,001200113011041"100步进电机在低频工作时．会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式,就能很好的解决这个问题。步进电机的细分控制,从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制,使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场,从而实现步进电机步距角的细分。一般情况下,合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小,相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。步进电机半步工作方式就蕴涵了细分的工作原理。实现细分方式有多种方法,最常用的是脉宽调制式斩波驱动方式,大多数专用的步进电机驱动芯片都采用这种驱动方式 就是其中一种芯片。2基于TA8435H芯片的步进电机细分方式2 芯片特点是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片该芯片具有以下特点：①工作电压范围宽〜 。②输出电流可达.平均和2峰值。③具有整步、半步、/细分、/细分运行方式可供选择。④采用脉宽调制式斩波驱动方式。⑤具有正/反转控制功能。⑥带有复位和使能引脚。⑦可选择使用单时钟输入或双时钟输入。从图中可以看出 主要由个解码器、个桥式驱动电路、个输出电流控制电路、个最大电流限制电路、1个斩波器等功能模块组成。

VccMODECODERENABLERESETENABLE桥式驱动解码器电路斩波㈱大流制路

最电限电输出电流

控制电路输出电流

控制电路式动路

桥驱电VccMODECODERENABLERESETENABLE桥式驱动解码器电路斩波㈱大流制路

最电限电输出电流

控制电路输出电流

控制电路式动路

桥驱电图2TA8435原理图细分工作原理在图中第一个时钟周期时解码器打开桥式驱动电路电流从 流经电机的线圈后经后与地构成回路因为线圈电感的作用电流是逐渐增大的所以 上的电压也随之上升。当 上的电压大于比较器正端的电压时比较器使桥式驱动电路关闭电机线圈上的电流开始衰减 上的电压也相应减小。当电压值小于比较器正向电压时,桥式驱动电路又重新导通,如此循环,电流不断的上升和下降形成锯齿波其波形如图中波形的第段。另外因为斩波器频率很高一般在几十 其频率大小与所选用电容有关。在 作用下.电流锯齿波纹是非常小的可以近似认为输出电流是直流。在第个时钟周期开始时输出电流控制电路输出电压达到第阶段比较器正向电压也相应为第阶段的电压因此流经步进电机线圈的电流从第阶段也升至第二阶段2电流波形如图 第部分。第时钟周期第时钟周期 的工作原理与第、是一样的只是又升高比较器正向电压而已输出电流波形如图

B在一个时钟周期内流B在一个时钟周期内流图3图3TA8435细分工作原理图步进电机的应用图是单片机与 相连控制步进电机的原理图。引脚和决定电机的转动方式:电机按整步方式运转。 = 电机按半步方式运转。 =电机按/细分方式运转。电机按/步细分方式运转。/控制电机转动方向时电机按/步细分方式运转。/控制电机转动方向时2钟输入的最大频率不能超过 。控制时钟的频率即可控制电机转动速率。 为高电平时和 的输出电压为o 为低电平时和输出电压为.这个引脚控制步进电机输入电流电流大小与端外接电阻关系式为： / 。图中设 选用步进电机额定电流为• 、选用.Q、的大功率电阻、两线不接。步进电机按二相双极性使用四相按二相使用时可以提高步进电机的输出转矩。〜快恢复二极管用来泄放绕组电流。

Ht+5VTVCCVMbCK2 CW7CWWMlM2REFINTA8435ENABLEBG叩 「=3000pFfHt+5VTVCCVMbCK2 CW7CWWMlM2REFINTA8435ENABLEBG叩 「=3000pFfOSCNFASCPGNFB本3GWJ421CK1VMa一茬-一灯高图4单片机与TA8435联接控制步进电机原理图功能以下是利用。利用定时器控制步进电机的程序实现采用/细分方式控制步进电机顺时针方向转动的84输3出5功能以下是利用。利用定时器//定时器1中断程序3结论本文介绍了步进电机的特点和 芯片工作原理。使用细分方式可以提高步进电机的控制精度降低步进电机的振动和噪声。因此,在低频工作时,可以选用1／4细分或1／8细分模式,以降低系统的振动和噪声。当系统需要在高速工作时,细分模式就有可能达